发布时间 : 星期五 文章数控加工工艺与编程论文更新完毕开始阅读2e919984a6c30c2258019e14
1.第一代数控机床产生于1952年（电子管时代）。
美国麻省理工学院研制出一套试验性数字控制系统，并把它装在一台立式铣床上，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床，但是这台机床毕竟是一台试验性的机床。到了1954年11月，在帕尔森斯专利基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司。
2.第二代数控机床产生于1959年（晶体管时代）。 电子行业研制出晶体管元器件，因而数控系统中广泛采用晶体管和印制电路板，使数控机床跨入了第二代。同年3月，由美国克耐·杜列克公司（Keaney ＆ Trecker Corp）发明了带有自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心”。现在加工中心已成为数控机床中一种非常重要的品种，在工业发达的国家中约占数控机床总量的l/4左右。
3.第三代数控机床产生于1960年（集成电路时代）。
研制出了小规模集成电路。由于它的体积小，功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第三代。
以上三代，都是采用专用控制的硬件逻辑数控系统（NC）。 4.第四代数控机床产生于1970年前后。
随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降、小型计算机开始取代专用控制的硬件逻辑数控系统（NC），数控的许多功能由软件程序实现。由计算机作控制单元的数控系统（CNC），称为第四代。1970年，在美国芝加哥国际展览会上，首次展出了这种系统。 5.第五代数控机床产生于1974年。
美、日等国首先研制出以微处理器为核心的数控系统的数控机床。30多年来，微处理机数控系统的数控机床得到飞速发展和广泛的应用，这就是第五代数控（MNC）。后来，人们将MNC也统称为CNC。
6.20世纪80年代初，国际上又出现了柔性制造单元 FMC—Flexible Manufacturing Cell。这种单元投资少、见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。所以近几十年来，得到快速发展。
2.2.2数控机床的最新发展
1.高速化 随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。 2.高精度化
数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。 3．功能复合化
复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。工艺复合型机床如镗铣钻复合——加工中心、车铣复合——车削中心、铣镗钻车复合——复合加工中心等；工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。采用复合机床进行加工，减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差，提高了零件加工精度，缩短了产品制造周期，提高了生产效率和制造商的市场反应能力，相对于传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。
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4．控制智能化
随着人工智能技术的发展，为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控机床的智能化程度在不断提高。 5. 极端化（大型化和微型化） 国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控机床的支撑。而超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技术，需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备，所以微型机床包括微切削加工（车、铣、磨）机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压力机等的需求量正在逐渐增大。 6. 新型功能部件
为了提高数控机床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然
7. 多媒体技术的应用 多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力，因此也对用户界面提出了图形化的要求。合理的人性化的用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。除此以外，在数控技术领域应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，应用于实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等，因此有着重大的应用价值。
2.3数控机床的应用 2.3.1数控加工的对象
1用通用机床加工时，要求设计制造复杂的专用夹具或需要很长调整时间的零件。
2.多品种、多规格、中小批量的零件生产，特别适合新产品的试制生产。 3.加工精度、表面粗超度要求较高的零件。
4.形状、结构复杂，尤其是具有复杂曲线、曲面轮廓。 5价格高，一旦出现废品就会造成严重的经济损失的零件。
6钻、扩、铰、镗、攻丝等工序联合进行，相对位置精度要求较高的零件。 7.在普通机床上生产效率低，劳动强度大，质量难以稳定控制的零件。 2.3.2数控技术在机械制造中的应用
1.数控技术在煤矿机械中的应用 我国是一个煤炭大国，煤炭资源在我国的能源系统中占有举足轻重的地位。这就决定了我国的煤机企业的任务是为煤炭系统生产高质量、高可靠性的煤炭开采及保护装备。在激烈的市场竞争的条件下，如何谋生存、求发展，煤机行业本身的水平关键要看创新能力、人员素质和企业素质的提高。企业设备数字化化程度高低(数控设备占主要设备拥有量比率)是代表工业化水平的标志，同时要组建符合厂情的生产模式，机床的配置上要根据被加工零件的图纸的复杂程度、精度、材质、数量和热处理等因素来选择机床
2.数控技术在汽车工业中的应用
汽车工业近20年来发展尤为迅猛。在快速发展的过程中，汽车零部件的加工技术也在快速发展，数控技术的出现，更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。将高速加工中心和其它高速数控机床组成的高速柔性生产线集“高柔性”
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与“高效率”于一体，既可满足产品不断更新换代的要求，做到一次投资，长期受益，又有接近于组合机床刚性自动线的生产效率，从而打破汽车生产中有关“经济规模”的传统观念，实现了多品种、中小批量的高效生产。数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等，在汽车制造工业中都得到了广泛深入的应用。21世纪的汽车加工制造业已经离不开数控加工技术的应用了。
三、数控加工工艺与程序编制
3.1数控加工工艺分析
1、数控加工工艺的主要内容
（1）了解图纸的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等； （2）根据零件图纸的要求进行工艺分析，其中包括零件的结构工艺性分析、材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等；
（3）根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息——如：加工工艺路线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进给量、吃刀深度）以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开或关）等，并填写加工工序卡和工艺过程卡；
（4）根据零件图和制定的工艺内容，再按照所用数控系统规定的指令代码及程序格式进行数控编程； 2、零件的工艺分析
在确定数控加工零件和加工内容后，根据所了解的数控机床性能及实际工作经验，需要对零件图进行工艺分析，以减少后续编程和加工中可能出现的失误，零件图的工艺分析可以从以下几个方面考虑。
（1） 审查零件图的完整性和正确性。 对轮廓零件，审查构成轮廓各几何元素的尺寸或相互关系的标准是否准确完整。例如：在实际工件中常常会遇到图纸中给出的几何元素的相互关系不正确、缺尺寸，使编程计算无法完成。或虽然给出了几何元素的相互关系，但同时又给出了引起矛盾的相关尺寸、尺寸多余等同样给编程带来困难。
(2) 审查零件图中的尺寸标准方式是否适应数控加工的特点。 对数控加工来说，最倾向于以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸，这种标准方法便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计、工艺、检测基准与编程原点位置的一致性方面带来很大方便，由于零件设计人员往往在尺寸标准中较多地考虑装机等使用性能，而不得不采取局部分散的标准方法，这样会给工序安排与数控加工带来诸多不全。事实上，由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因而改变局部分散标准法为集中引注或坐标式标注是安全可行的。
（3）审查和分析零件所要求的加工精度，尺寸公差是否都可以得到保证。 数控机床尽管比普通机床加工精度高，但数控加工车普通加工一样，在加工过程中都会遇到受力变形的困扰，因此对于薄壁零件、刚性差的零件加工，一定注意加强零件加工部位的刚性，防止变形的产生。
(4) 特殊零件的处理。
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对于一些特殊零件，由于某些原因可能影响加工精度，可以选择恰当的粗精加工。
3、走刀路线与加工顺序的确定 在数控加工过程中，每道工序的走刀路线直接影响零件的加工精度与表面粗糙度。刀具刀位点相对于零件运动的轨迹称为走刀路线，包括切削加工的路径和刀具切入、切出等空行程。在普通机床加工中，走刀路线由操作者靠工作经验直接把握，工序设计时无须考虑。但是在数控加工中，走刀路线直接由数控程序控制的，因此，工序设计时，必须拟定好刀具的走刀路线，并绘制好走刀路线图，来指导数控程序的编写。
走刀路线的确定，应该遵循以下几点原则：
（1）走刀路线应该保证被加工零件的精度和表面粗糙度。在进行数控加工时，根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，应遵循粗、精加工分开原则来划分工序，即先粗加工全部完成之后再进行半精加工、精加工。对于某一加工表面，应按粗加工—半精加工—精加工顺序完成，粗加工时应当在保证加工质量、刀具耐用度和机床—夹具—刀具—工件工艺系统的刚性所允许的条件下，充分发挥机床的性能和刀具切削性能，尽盘采用较大的切削深度、较少的切削次数得到精加工前的各部余童尽可能均匀的加工状况，即粗加工时可快速切除大部分加工余量、尽可能减少走刀次数，缩短粗加工时间，精加工时主要保证零件加工的精度和表面质量，故通常精加工时零件的最终轮廓应由最后一力连续精加工而成
（2）应该使加工路线最短，来缩短数控加工程序，缩短空走刀时间，提高加工效率。在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省加工时间，还能减少一些不必要的刀具磨损及其它消耗。走刀路径的选择主要在于粗加工及空行程的走刀路径的确定，因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿着其零件轮廓顺序进行的。一般情况下，若能合理选择起刀点、换刀点，合理安排各路径间空行程衔接，都能有效缩短空行程长度。
（3）要尽量简化数值计算，以减少编程的工作量。
（4）当某段走刀路线重复使用时，为了简化编程，缩短程序长度，应该使用子程序。
4、工艺顺序的安排原则：先加工基准面 （1）一般情况下先加工平面，后加工孔。 （2）先加工主要表面，再加工次要表面。 （3）先安排粗加工工序，再安排精加工工序。 5、对于数控铣床
（1）对于铝镁合金，钛合金和热合金来说，建议采用顺铣加工，对于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利。
（2）对于零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬且余量一般较大，这时采用逆铣较为有利。
6、数控加工刀具的选择
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材科的性能、加工工序切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
(1) 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产
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